Изменение морфологических показателей и содержания аскорбиновой кислоты у видов рода тополь (Populus L.) на территории г. Йошкар-Олы

выносит полутень, повреждается от газов и дыма [9]. P. sowjetica pyramidalis светолюбив, зимостоек, газо- и засухоустойчив, но для его успешного произрастания нужна богатая питательными веществами и влагой почва [4].

Цель работы: изучить изменения морфологических показателей и содержания аскорбиновой кислоты у тополя бальзамического и тополя советского пирамидального на территории г. Йошкар-Олы.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Исследования проводили в 2011 г. в различных районах г. Йошкар-Олы (Республика Марий Эл): на ул. Молодежная (микрорайон Тарханово), на ул. Героев Сталинградской битвы (дом № 41, далее ГСБ) – районы слабого загрязнения; на ул. Зеленая (район ДК им. Калинина), на ул. Суворова (район ОАО «Марийский Машиностроительный завод»), на ул. Строителей (район ОАО «ОКТБ Кристалл») – районы умеренного загрязнения. Выбор районов исследования основывался на результатах химического анализа атмосферного воздуха, проведенного на базе филиала «Центра лабораторного анализа и технических измерений по Республике Марий Эл» (ФГУ «ЦЛАТИ по Приволжскому федеральному округу»). В атмосферном воздухе определяли: пыль (твердые частицы) – весовым методом, оксид серы (IV) и аммиак – фотометрическим методом, оксид азота (IV) и оксид углерода (II) – экспресс-методом c использованием газоанализатора Анкат 7654-01 [8].

Объектами исследования являлись тополь бальзамический (Populus balsamifera L.) и тополь советский пирамидальный (Populus sowjetica pyramidalis Jabl.). По классификации жизненных форм [10] оба вида относятся к порослеобразующим деревьям первой величины. Тополь советский пирамидальный представляет собой гибрид, полученный в результате скрещивания тополя белого с широкой раскидистой кроной и серебри- стой опушенной листвой и тополя Болле – стройного дерева с пирамидальной кроной [13]. Сбор материала осуществляли с 10 средневозрастных генеративных растений (g2). С каждого дерева брали по 10 побегов, с каждого побега – по 10 листьев. Онтогенезы изученных видов (P. balsamifera L. и P. sowjetica pyramidalis Jabl.) не описаны, поэтому выделение онтогенетических состояний проводили на основании признаков маркеров, предложенных для деревьев и кустарников [12]. Площадь листьев и удельную поверхностную плотность листьев (УППЛ) определяли методом высечек. Содержание аскорбиновой кислоты в листьях растений определяли титрометрическим методом [7]. Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета про- грамм «Statistica 6.0». Достоверность различий оценивали по распределению Стьюдента на доверительном уровне 95%.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Содержание диоксида азота, угарного газа и аммиака в атмосферном воздухе в районах слабого и умеренного загрязнения находится в пределах допустимой концентрации. В районах умеренного загрязнения (ул. Зеленая, ул. Суворова, ул. Строителей) в атмосферном воздухе обнаружены превышения по сернистому ангидриду в 37,7 раза и пыли в 1,9-2,8 раза по сравнению с ПДК (табл. 1).

Таблица 1. Содержание загрязняющих веществ в атмосферном воздухе в исследуемых районах г. Йошкар-Олы

Растительный организм – открытая система, которая постоянно взаимодействует с окружающей средой, следовательно, в условиях загрязнения у растений происходит изменение морфометрических показателей листьев [2]. Одним из критериев оценки состояния растений является изменение длины и площади листовой пластинки. В условиях длительного промышленного загрязнения отмечается уменьшение, как длины, так и площади листовой пластинки [6]. Наши результаты показали (табл. 2), что наибольшая длина и площадь листовой пластинки у тополя бальзамического и тополя советского пирамидального обнаружены в районах слабого загрязнения (ул. Молодежная, ул. ГСБ). Наименьшие размеры длины и площади листовой пластинки отмечены у деревьев, произрастающих на ул. Зеленая, ул. Суворова, ул. Строителей. Следует отметить, что по длине и площади листовой пластинки статистически значимая разница имеется между районами, относящимися к одному уровню загрязнения атмосферного воздуха (Р<0,05). Внутри группы значимой разницы не обнаружено.

При исследовании структуры растений одним из наиболее важных показателей является удельная поверхностная плотность листа. УППЛ отражает накопление сухого вещества на единицу поверхности. По литературным данным известно также, что УППЛ является диагностическим признаком устойчивости древесных растений в условиях городской среды. В работе [1] отмечено, что при увеличении сухой массы листьев изменяется скорость электронного транспорта в хлоропластах. Проведенные нами исследования по измерению УППЛ тополя бальзамического и тополя советского пирамидального показали, что максимальные значения УППЛ обнаружены для деревьев, произрастающих в районах слабого загрязнения (ул. Молодежная, ул. ГСБ). Минимальные значения УППЛ у изученных деревьев выявлены в районах умеренного загрязнения (ул. Зеленая, ул. Суворова, ул. Строителей). По УППЛ тополя бальзамического и тополя советского пирамидального между районами слабого и умеренного загрязнения обнаружена статистически значимая разница.

При изучении устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды наиболее часто учитывается содержание аскорбиновой кислоты в листьях. В условиях техногенного загрязнения установлено увеличение содержания витамина С в органах растений в период активной вегетации [3, 11]. Результаты проведенных нами исследований показали, что в районах умеренного загрязнения в листьях тополя советского пирамидального содержание аскорбиновой кислоты в 1,4-1,5 раза, а в листьях тополя бальзамического в 1,6-2,1 раза больше, по сравнению с районами слабого загрязнения (табл. 3). По содержанию аскорбиновой кислоты между районами исследования обнаружена статистически значимая разница (Р<0,05). Сравнивая содержание аскорбиновой кислоты в листьях исследуемых видов, произрастающих в районах умеренного загрязнения можно заклю- чить, что листья тополя бальзамического накопили больше витамина С, по сравнению с тополем советским пирамидальным. В работе [3] отмечено об относительно высоком содержании аскорбиновой кислоты в листьях тополя бальзамического в условиях техногенной нагрузки по сравнению с другими исследованными видами. В целом наши исследования показали, что при возрастании загрязняющих веществ в атмосферном воздухе наблюдается рост содержания аскорбиновой кислоты в листьях изученных видов, что свидетельствует о её участии в механизмах адаптации растений к условиям городской среды.

Таблица 2. Изменение морфологических показателей листьев P. balsamifera и P. sowjetica pyramidalis

Прим.: * – различия между районами слабого и умеренного загрязнения статистически значимы при Р<0,05

Таблица 3. Содержание аскорбиновой кислоты в листьях P. balsamifera и P. sowjetica pyramidalis , мг/г сырой массы

Прим. * – различия между районами слабого и умеренного загрязнения статистически значимы при Р<0,05

ВЫВОДЫ

В районах умеренного загрязнения г. Йошкар-Олы (ул. Зеленая, ул. Суворова, ул. Строителей) в атмосферном воздухе обнаружены превышения ПДК по сернистому ангидриду и пыли. По мере увеличения загрязняющих веществ атмосферного воздуха в листьях тополя бальзамического и тополя советского пирамидального происходит увеличение содержания аскорбиновой кислоты и наблюдается уменьшение размеров морфологических показателей.